Курсовая работа (т): Структурная схема системы связи гарнизона

Схема радиосвязи комбинированная (используются как радиосети, так и радионаправления). В качестве стационарных и мобильных радиостанций используются радиостанции “Гранит Р-23” (параметры приведены в приложении 1). Условные сокращения и обозначения для схемы приведены в приложениях 6 и 7 соответственно.

Рис. 1 - Структурная схема оперативной связи гарнизона ПО

2.2 Расчёт основных характеристик системы связи гарнизона

а) Расчёт пропускной способности сети связи по линиям "01".

Оптимизация сети спецсвязи сводится к нахождению такого числа линий связи "01" и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети спецсвязи.

Последовательно увеличивая число линий спецсвязи с 1 до n, находим такое число линий связи, при котором вероятность отказа в обслуживании ниже вероятности нахождения линии в свободном состоянии (выполняется условие Ротк £ Рп).

Находим нагрузку, создаваемую в сети спецсвязи :

 , (1)

где λ - интенсивность вызовов в сети спецсвязи по линиям "01”;

Тп - среднее время разговора в сети спецсвязи по линиям "01" = 0,9 мин;

Тп= 0,9 мин. (по заданию);

λ= 0,11 выз./мин. (по заданию).

В общем виде вероятность того, что все линии связи свободны, определяется по формуле:

 (2)

где k - последовательность целых чисел, k = 0, 1, 2, …, n.

Определяем Р0 для случая, когда n=1. Вероятность того, что линия связи будет свободна:

В общем виде вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании), определяется по формуле:

 (3)

Для случая, когда n = 1, вероятность отказа в обслуживании:

Сравнивая полученное значение Pотк1 и заданное значение вероятности потери вызова Pп = 0,001, приходим к выводу, что условие Ротк1 £ Рп не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 2. При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны (по формуле (2)):

Вероятность отказа при этом определяется как:

Сравнивая полученное значение Ротк2 и заданное значение Рп, приходим к выводу, что при двух линиях связи условие Ротк2 £ Рn не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до n = 3. При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны (по формуле (2))

Вероятность отказа при этом определяется как:

Сравнивая полученное значение Ротк3 и заданное значение Рп, приходим к выводу, что при двух линиях связи условие Ротк3 £ Рn соблюдается, : т.е. Ротк3 = 0,0001 < Рп = 0,001. Таким образом, принимаем n = 3.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети спецсвязи), определяется как:

 (4)

Таким образом, в установившемся режиме в сети спецсвязи будет обслужено 99,99 % поступивших по линиям связи "01" вызовов.

Фактическая пропускная способность сети спецсвязи по линиям "01" с учётом аппаратурной надёжности:

 (5),

где Кг - коэффициент готовности аппаратуры;

Кг = 0,96; (по заданию);

Находим среднее число занятых линий связи:

 (6)

Определяем коэффициент занятости линий связи:

 (7)

Определяем среднее число свободных линий связи:

 (8)

Определяем коэффициент простоя линий спецсвязи:

 (9)

Находим необходимое число линий связи с учётом аппаратурной надёжности:

 (10)

Определяем время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова:

 (11)

где Тп - заданная величина времени одного "чистого" разговора диспетчера с

вызывающи абонентом;

Табс1 - время занятости диспетчера обработкой принятого вызова (запись поступившего вызова в журнале регистрации и т.п.);

Тп=0,21 (мин);

Табс1=1,3 (мин).

По заданной интенсивности входного потока вызовов l = 0,11 выз./мин, поступающих в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером Табс2 = 0,025 ч определим полную нагрузку на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 ч:

 (12)

Определим фактическую нагрузку на одного диспетчера за смену с учётом коэффициента занятости диспетчера:

 (13)

где Y1макс - максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера.макс=24 (ч) (по заданию);

Определим необходимое число диспетчеров:

 (14)

Округляя результат, определяем: один диспетчер.

Таким образом, по результатам оптимизации сети спецсвязи определено, что необходимо иметь 4 линии связи "01" и одного диспетчера.

б) Расчёт устойчивости системы связи

Устойчивость системы связи, состоящей из n каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью её безотказной работы:

 (15)

где Pi - вероятность безотказной работы i-го канала связи;- время работы канала связи.

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из двух каналов связи (основного и резервного), оценивается следующей вероятностью безотказной работы при данных P1 = 0,96; P2 = 0,87 :

Таким образом, в результате резервирования основного канала связи устойчивость системы оперативной связи в целом повышается на величину:

 (16)

в) Расчёт характеристик оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

 (17)

где Tпер - время "чистого" разговора;

Тн - затраты времени на набор номера абонента, посылку вызова и т.п.;

Топ - заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надёжность и качество канала связи идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле:

 (18)

где Р0 - вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

Р1 - вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Вероятность состояний сети радиосвязи Р0 и Р1 рассчитываются по формулам:

 (19),  (20)

где yр - нагрузка в сети радиосвязи;- последовательность чисел k = 0, 1, 2, …, N.

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины её состояния (Е), которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надёжность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по следующей формуле:

 (21)

где Тпер - время переговора в радиосети;н - непроизводительные затраты времени в радиосети.

Из формул (18-20) оперативность радиосвязи при этом определяется как:

 (22)

Эффективность функционирования радиосети по формуле (21):

г) Определение необходимых высот подъёма антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъёма антенн стационарных радиостанций ЦДП и ПСЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удалённой ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряжённости поля полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений высот подъёма антенн. Эти графические зависимости приведены в приложении 2 и представляют собой медианные значения напряжённости поля, превышаемые в 50% мест и 50% времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140-174 МГц.

Расчет проводится исходя из минимально допустимого значения напряжённости поля с учётом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приёмника, коэффициентов усиления передающей и приёмной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающих сигналов определяется по формуле:

 (23)

При расчёте условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряжённости поля полезного сигнала Емин берется равным 12 дБ (соотношение сигнал/шум, которое определяется техническими характеристиками современных радиостанций).

Графики напряжённости поля приведены для среднепересечённой местности (параметр рельефа местности ∆h=50м). Среднепересечённой считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м.

В случае отличия рельефа местности от среднепересечённого необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала (Восл), значения которого для полосы частот 140-174 МГц приведены в таблице 1 приложения 4. Для заданной высоты рельефа местности Δh=190 м. определяем: Восл=9 (дБ).

В точке приема возможно действие помех (атмосферных и промышленных). При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Результаты экспериментальных исследований приёмопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надёжности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приёмника) в случае повышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приёмника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надёжностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ∆Едоп) необходимо минимальную величину напряжённости поля Емин увеличить на величину ∆Eдоп (т.е. на то же число децибел). Поэтому при расчетах берется запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 20 дБ. В этом случае обеспечивается устойчивая радиосвязь.

Кроме того, всегда есть дополнительные потери (Едп), обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн (Епот) и т.п. Кроме того, при использовании внешних антенн, подключаемых к радиооборудованию с помощью коаксиальных кабелей, необходимо знать длину кабелей (l) и величину погонного затухания (β) в них, выражаемого в дБ/м. Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Едп:

 (24)

Вм - поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ в случае использования радиостанций, имеющих мощность передатчика Рпер = 10Вт. В случае отличия мощности излучения передающей антенны от 10 Вт необходимо пользоваться графиком, приведённым в приложении 3. Этот график представляет собой значения поправочного коэффициента Вм, дБ, учитывающего изменение излучаемой мощности Рпер от 1 до 100 Вт в зависимости от типа применяемых радиостанций. Для радиостанции “Гранит Р-23” мощность передатчика составляет 20 (Вт), поэтому по приложению 3 определяем: Вм=3 (дБ).

Рассчитываем напряженность поля сигнала исходя из имеющихся данных без учета затухания сигнала в антеннофидерном тракте (по формуле (23)):

По заданному удалению ПЧ от ЦДП (по заданию d=18 км) и расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графика приложения 2 осуществляется выбор необходимой кривой. Заданным значениям Еср =23 (дБ) и d=17 (км) соответствует кривая 4 (40 м2) графика.

Для данных условий высоты стационарных антенн должны размещаться: ЦДП h1 ≈ 10(м) и удалённой ПЧ h2 ≈ 8(м) ((h1 ∙ h2) / 2 = 40 м2).

Затухание сигнала в кабеле для данных условий составит:

Затухание сигнала в кабеле при передаче составляет 1,2 дБ, что приводит к уменьшению мощности излучения передающей антенны на ≈1,3 Вт.

Повторно проводится расчет напряжённости поля полезного сигнала на входе приёмника для новых условий:

По заданной дальности радиосвязи и новой расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков делается вывод, что при данных условиях выбранные параметры - минимально возможное поднятия антенн составляет: ЦДП h1 ≈ 10(м) и удалённой ПЧ h2 ≈ 8(м) ((h1 ∙ h2) / 2 =40 м2).

Определяем максимальную дальность радиосвязи между ЦДП и пожарными автомобилями. В этом случае высота установки антенны на пожарном автомобиле принимается равной 2м.

Зная, что h1=10(м) и h2=2(м), находим: (h1· h2)/2=10 (м). Отсюда по графику приложения 2 определяем: Еср=20 (дБ) , максимальная дальность связи lmax=13 (км).

Выводы

В связи с преобразованием ГПС и ликвидацией ранее существовавших межведомственных барьеров создались благоприятные условия для дальнейшего развития ЕДДС на основе интеграции оперативной дежурной службы ГОЧС и ЦУС (ЦППС, ПСЧ) ГПС. Но несмотря на все положительные стороны создания ЕДДС, могут возникнуть некоторые проблемы. Так, существующий в настоящее время штат диспетчерского состава ЦУС УГПС и число линий спецсвязи “01” рассчитаны и научно обоснованы только для приёма сообщений о пожарах и последующей высылки пожарных сил и средств для их ликвидации. При изменении статуса номера “01” резко возрастёт количество сообщений об аварийных ситуациях, сообщений, связанных с потребностью абонентов в получении различной справочной информации, а также сообщений - помех. В конечном итоге этот факт приведёт к увеличению времени обслуживания поступающих заявок о пожарах, авариях и других ЧС.